自然资源部沉积盆地与油气资源重点实验室牟传龙团队在国际期刊《Chemical Geology》发表文章

近日，自然资源部沉积盆地与油气资源重点实验室牟传龙研究团队在国际期刊《Chemical Geology》上发表题为“Diagenetic barite-calcite-pyrite nodules in the Silurian Longmaxi Formation of the Yangtze Block, South China: A plausible record of sulfate-methane transition zone movements in ancient marine sediments（龙马溪组重晶石-方解石-黄铁矿对古代沉积物中硫酸盐-甲烷转换带(SMTZ)波动的指示）”的文章。 

该文通过对扬子地区志留系龙马溪组页岩中广泛发育的约1米厚的结核层研究，推断硫酸盐-甲烷转换带由重晶石、碳酸钙、黄铁矿构成的结核和黄铁矿纹层组成。结核中极高的重晶石同位素值和较负方解石碳同位素值与黄铁矿纹层较高的硫同位素值可能是转换带附近复杂的碳、硫循环的结果。结核从中心到边缘显示明显的矿物分带可能记录了转换带的波动情况。结核中心的初始(阶段1)重晶石矿化发生在硫酸盐还原带的底部。到第2阶段矿化时，结核层已经向高碱性的转换带附近迁移，导致重晶石溶解和碳酸钙沉淀。结核中心区碳酸钙含量较高，并伴生立方体黄铁矿晶体，这与转换带内硫酸盐驱动的甲烷氧化的产物相一致。第3阶段针状重晶石沿结核边缘的矿化可能发生在转换带上方的底部附近，而第4阶段的矿化过程中重晶石被方解石置换再次发生在转换带的内部。因此，结核的成长过程正好记录了转换带两个来回的波动。这也深刻反映了古代沉积物中碳-硫循环的复杂性。研究表明，扬子地区龙马溪组广泛分布的重晶石-方解石-黄铁矿组合，其不同形态和组合的方式可能是扬子海区域上具有不同沉积速率、有机质质量、甲烷通量和海水硫酸盐浓度复杂相互作用的结果。备注：VCDT，Vienna Canyon Diablo Troilite国际硫同位素标准；VPDB，Vienna Pee Dee Belemnite，国际碳同位素标准；SD-AOM：sulfate-driven anaerobic oxidation of methane；硫酸盐驱动的甲烷氧化。 

自然资源部沉积盆地与油气资源重点实验室主任牟传龙研究员为文章通讯作者，中国地质大学颜佳新教授等为合作作者，博士生昝博文为第一作者。 

Bowen Zan, Chuanlong Mou, Gary G. Lash, Jiaxin Yan, Qian Hou,2022. Diagenetic barite-calcite-pyrite nodules in the Silurian Longmaxi Formation of the Yangtze Block, South China: A plausible record of sulfate-methane transition zone movements in ancient marine sediments, Chemical Geology,595(120789). 

论文链接：https://doi.org/10.1016/j.chemgeo.2022.120789

 

图1 海洋沉积物中硫酸盐还原带、硫酸盐-甲烷过渡带(SMTZ)和产甲烷带的生物地球化学过程的概念模型 左柱为典型孔隙流体剖面; 右柱为不同带的成岩过程 (据 Lin et al., 2016 和 Lash, 2015修改) 

 

 

图2 龙马溪组结核段的岩心样品照片（橙色三角形表示结核; 黄色三角形表示黄铁矿纹层含)。 (A)龙马溪组含结核层段; (B)针状晶体聚集在结核边缘; (C)结核层中的黄铁矿纹层; (D)结核与黄铁矿纹层; (E)结核边缘针状重晶石晶体的特写。